一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的运动传递性能分析

提出了一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床,研究了这种新型5-DOF并联气囊抛光机床的运动学传递性能,定义了速度传递性能评价指标和各向同性性能评价指标,基于这种并联机器人的结构布局特点,分析了各性能评价指标在工作空间内的分布规律,为这种并联气囊抛光机床的应用提供了理论基础。这种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床具有结构简单、承载能力强、运动惯性小、初始装配位姿解耦、工艺性好等优点,可用于空间曲面(磨具、叶片等)零件的加工及精密抛光等领域。     

气囊抛光技术及其研究现状

气囊抛光能够获得稳定的材料去除特性和高质量的抛光表面。回顾了气囊抛光的工作原理、特点和发展现状,对气囊抛光的关键技术进行了比较分析,包括抛光工具,进动抛光,脉动抛光,磁流体抛光,驻留时间,边缘控制和过程控制,抛光轨迹规划,磨粒场及气囊抛光应用等。研究结果表明,气囊抛光是一种值得关注的自由曲面高效精密抛光方法。     

新型混联虚拟轴机床的位置正解与工作空间分析

提出了以三自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型混联虚拟轴机床的配置方案。建立了空间并联机构位置正解的封闭方程，分析了空间并联机构及其虚拟轴机床的工作空间，并给出了数值实例。     

一种混联型虚拟轴机床的位置正确与工作空间分析

提出了以4自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种混联型虚拟轴机床的配置方案，推导出了主进给机构位置正确的封闭方程，基于曲面分析方法分析了主进给机构及其虚拟轴机床的工作空间，并给出了数值实例。     

新型4-DOF并联机器人位置和工作空问分析

提出研究新型4 -DOF并联机器人的位置和工作空间的问题,利用计算机辅助几何法构造4-DOF并联机器人模拟机构,基于并联机器人的模拟机构,分析出一种4-DOF并联机器人的位置和工作空间.模拟结果表明,计算机辅助几何法的应用不但大大简化了并联机器入机构分析位置和工作空间难度,而且快捷直观,值得推广.     

机器人气囊抛光位置误差建模及补偿

针对机器人气囊抛光中抛光压力波动的问题,分析影响抛光压力稳定的因素,提出误差补偿法来降低抛光压力波动对加工面形的影响。首先,分析气囊抛光的运动过程,根据Preston方程建立材料去除函数模型,使用MATLAB对去除函数进行仿真分析。然后针对由机器人末端位置波动引入的系统误差,提出网格式误差补偿法,根据误差数据模型对加工点位进行即时修正,从而降低由机器人引入的抛光压力波动误差。实验数据表明：补偿后机器人末端位置X,Y方向误差波动值分别下降了86.2%,67.6%,机器人末端位置精度明显提高,最终加工面形精度的RMS为0.118λ。证明了该方法能够有效的减小抛光压力的波动,改善加工面形质量。     

一种新型三维平移并联机构及其位置分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理，设计构造了一种动平台能实现空间三维纯移动的并联机器人机构，对其进行了结构特性分析；给出了其位置分析的正逆解析解，讨论了该机构的输入一输出运动解耦性；用连续法对该机构进行了位置正解的数值计算。     

一种两自由度并联机床平台机构及其运动学分析

提出了一种新型的两杆两自由度并联机床机构 ,介绍了其机构的组成 ,推导了运动学正反解计算公式 ,并给出了雅可比矩阵及其工作空间的分析。为两自由度的平面加工设备提供了设计和控制的理论依据。     

应用于模具自由曲面的新型气囊抛光技术

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。建立相应的机器人抛光系统,研究旋转型膨胀气囊抛光工具及抛光过程中各因素对抛光表面粗糙度的影响。对气囊抛光工具的位置和姿态控制问题以及抛光工具,以一定下陷深度和倾斜角度与被抛工件接触时的接触区域的相关特性进行分析。在机器人抛光系统上进行抛光正交试验和试验数据分析,获取表面粗糙度的不同影响因数的最优参数组合,试验中被抛光曲面平均表面粗糙度达到了0.007 μm。研究结果表明,气囊抛光技术可实现抛光工具与被抛光工件的大面积柔性接触,通过气囊内部气压的调节和机器人抛光系统对抛光工具的运动轨迹和姿态的精确控制,可有效地提升自由曲面抛光的品质和效率。     

一种新型串并联机床的工作空间分析

介绍了一种新型串并联机床的结构.同纯并联机床相比,该型机床具有更大的工作空间和更好的刚度性能.文中构建了其运动学逆解模型,分析其工作空间的约束条件,给出了工作空间的求解流程图.实例表明,该型机床的工作空间较大,具有很好的应用前景.     

气囊抛光工具的模块化设计及应用

针对主动式、磁控型和磁流变型气囊抛光工具的不同结构特点和使用功能的有效集成问题,基于模块化理论,将产品需求多变性和主体结构标准化有效结合起来,充分利用共用性和组合优化效应,完成了模块化气囊抛光工具的设计,并为产品族规划打下了基础;开展了模块化基础理论、功能模块划分、结构细化设计和产品族规划等方面的分析与研究,通过柔性工作模块、磁场发生器模块、气控容腔模块、动力模块、连接板模块和传感测控模块等,充分保证了新型气囊抛光技术自动、柔性、可控、多变的特点;在以模块化气囊抛光工具为核心的机器人辅助模具自由曲面抛光平台上,进行了相关的试验研究。研究结果表明:将模块化气囊抛光工具应用于模具钢抛光,能获得Ra0.006μm的高质量表面。     

Parameters optimization of a novel 5-DOF gasbag polishing machine tool

The research on the parameters optimization for gasbag polishing machine tools, mainly aims at a better kinematics performance and a design scheme. Serial structural arm is mostly employed in gasbag polishing machine tools at present, but it is disadvantaged by its complexity, big inertia, and so on. In the multi-objective parameters optimization, it is very difficult to select good parameters to achieve excellent performance of the mechanism. In this paper, a statistics parameters optimization method based on index atlases is presented for a novel 5-DOF gasbag polishing machine tool. In the position analyses, the structure and workspace for a novel 5-DOF gasbag polishing machine tool is developed, where the gasbag polishing machine tool is advantaged by its simple structure, lower inertia and bigger workspace. In the kinematics analyses, several kinematics performance evaluation indices of the machine tool are proposed and discussed, and the global kinematics performance evaluation atlases are given. In the parameters optimization process, considering the assembly technique, a design scheme of the 5-DOF gasbag polishing machine tool is given to own better kinematics performance based on the proposed statistics parameters optimization method, and the global linear isotropic performance index is 0.5, the global rotational isotropic performance index is 0.5, the global linear velocity transmission performance index is 1.012 3 m/s in the case of unit input matrix, the global rotational velocity transmission performance index is 0.102 7 rad/s in the case of unit input matrix, and the workspace volume is 1. The proposed research provides the basis for applications of the novel 5-DOF gasbag polishing machine tool, which can be applied to the modern industrial fields requiring machines with lower inertia, better kinematics transmission performance and better technological efficiency.     

一种新的机床位置误差灵敏度分析方法

本文提出一种新的机床位置误差灵敏度分析方法。首先基于多体理论和齐次变换矩阵建立了五轴龙门机床位置误差模型。其次通过截断傅里叶技术来表征与位置有关的几何误差参数,每个误差参数对位置误差的灵敏度值可表示为其傅里叶幅值平方。然后归一化处理,关键的几何误差参数为第2,3,8,15和26项误差。通过与传统的Sobol法对比,仿真结果表明两种灵敏度分析方法辨识的关键几何误差相同且灵敏度值相近。此外,本文提出的灵敏度分析计算效率优于传统Sobol法。最后为了验证关键几何误差的有效性,提出了一个关于机床关键几何误差的补偿实验。实验结果表明,补偿关键几何误差后机床的加工精度提升了48%。因此,本文提出的机床位置误差灵敏度分析方法是可行的和有效的。     

Reconstruction of geometry information to gasbag polishing workpiece

In order to solve the problems of reconstruct an unknown workpiece operations are always required by CAD information of workpiece which cause eeficiency low, operation complex and so on, the one which design and implementation of gasbag polishing operations which can automatically online reconstruct the geometry information of workpiece was investigated. The operation method of online reconstruction of a workpiece surface and the basic theory were introduced, in order to obtain the normal vector of workpiece surface. The outer ring of active compliance control based on the inner position loop was proposed, the position compensation at the end of the polishing manipulator was used to achieve the gasbag polishing contact force control. The contact force model of gasbag polishing was established. The trajectory planning algorithm with time-varying constraints was established. An experimental platform which is capable to reconstruct an unknown workpiece was built, the theory was simulated. The results indicate that this strategy is feasible and rffective. [ABSTRACT FROM AUTHOR]     

混合型四自由度并联平台机构及其位置分析

为了丰富并联少自由度机器人的机型,本文提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的并联机器人机构模型,该模型由三个TRT分支和一个SPS分支构成.文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构学原理,计算了它的自由度;给出了其位置反解的方法,推导出了位置正解的封闭方程,并进行了数值验证.     

气囊连续进动抛光运动模型的研究

为了控制六自由度机器人实现气囊连续进动抛光功能,建立了相应的运动数学模型。首先基于气囊连续进动抛光原理,利用齐次坐标变换矩阵,建立了气囊定点进动抛光的数学模型;在此基础上,根据气囊连续进动要求,应用坐标系转换原理,推导了气囊连续进动抛光的数学模型;通过Matlab仿真绘制了气囊连续进动抛光的运动空间,并在六自由度机器人辅助气囊抛光系统中进行了直线连续进动的实验验证,实验验证结果和仿真结果完全吻合。研究结果表明,该气囊连续进动抛光数学模型是可行的。     

集箱焊瘤打磨机器人的结构设计与位姿分析

针对集箱内壁焊瘤打磨作业存在安全性与高效性不足的问题,研制出了一种新型的轮式驱动集箱焊瘤打磨机器人。首先介绍了集箱焊瘤打磨机器人的结构组成和工作原理,根据机器人在集箱内壁中的通过性具体要求,分析了集箱焊瘤打磨机器人在集箱内壁复杂环境中的越障性能,及摩擦力与轮子直径对机器人越障能力的影响;然后通过建立机器人在集箱内壁面上的运动学模型,分析了机器人的位姿与各轮子的运动轨迹;最后对样机进行了试验。试验及研究结果表明:该焊瘤打磨机器人响应速度快,行走能力也达到了设计要求。     

新型预紧式六维力传感器及其位姿误差分析

为了获得综合性能指标优良的六维力传感器,本文提出一种新型的基于Stewart平台的预紧式六维力传感器结构,并对其进行了位姿误差分析。首先以经典Stewart平台六维力传感器为比较对象,描述了此预紧式六维力传感器的结构特点;而后综合利用影响系数法和矢量法建立其位姿误差模型,进而定义位姿误差灵敏度指标并据此绘制误差灵敏度直方图以分析不同误差因素对传感器位姿误差的影响情况;最后研制出传感器样机并完成标定实验,实验结果表明该传感器测力精度在1%以内。所研究内容对六维力传感器的设计制造和实验标定具有理论指导意义。     

Effect of downward depth and inflation pressure on contact force of gasbag polishing

Gasbag polishing is a kind of ultra-precision machining technology by means of flexible contact, while how to control the polishing contact force online is one of the key issues. In this paper, by analyzing the effect of downward depth and inflation pressure on the contact force experimentally, and then the coupling contact force model is developed. Thus, the predictions of polishing contact force and inflation pressure in terms of the nonlinear composite material of rubber gasbag can be obtained, which can be used to get the optional combination and controllable range of polishing contact force, and to construct the control system of coupling contact force as well. Experimental study shows that applying coupling contact force model to the control system of gasbag polishing contact force with BP neural network PID control strategy is a proper method, which realizes the polishing contact force controllable online and uniform surface quality of mold.